天安煤業一礦殘煤資源復采技術研究

李清華

（平頂山天安煤業股份公司一礦，河南 平頂山467000）

煤炭是不可再生能源，是我國重要的基礎能源和工業原料，在一次能源結構中，將長期作為主要能源。由于受各種因素制約，煤炭資源回采率一直很低。近幾年，我國煤炭產量迭創新高，隨著大強度的煤炭開采，煤炭保有儲量越來越少；特別是早期建設的礦井，礦井剩余儲量日益減少。如何提高資源回收率，對煤礦殘煤資源進行復采，是衰老礦井面臨的嚴峻問題。

該礦經過50多年的開采，礦井一、二水平正規回采已經結束。一、二水平正規回采結束后，殘煤資源復采技術研究提上議事日程，成為礦井穩產的關鍵。礦井從2005年開始加大殘煤資源復采技術研究，從采區設計到工作面布置、巷道支護方式、回采工藝等各個環節入手，以安全生產、提高效益為主要目標，探索、研究符合礦井生產實際的開采方法和途徑，著力解決殘煤采區資源回采問題，取得了較好的效果。

1 方案

1.1 優化殘采區采區設計

針對煤礦殘煤資源開采，需要從地質構造、殘余煤炭狀況、煤層賦存條件及自然發火期、先前開采巷道布置等多種因素優化殘采區采區設計。

1.2 優化采煤工作面設計，確定合理的采煤工藝

根據生產布局、巷道壓力、采場支護方式、頂板支護等情況，選擇合理、靈活多變的開采方式、方法。

按照“宜炮則炮、宜綜則綜”的原則，合理確定回采工藝。對煤層厚度不穩定，地質構造較為復雜，塊段不規則的區段宜采用炮采工藝；在煤層厚度較為穩定、儲量塊段稍大、塊段比較規則的區段宜采用綜合機械化回采方法。結合回采工藝的不同，確立合理的巷道支護方式及工作面配套設備。炮采工作面宜選擇懸移支架進行支護，取代不太穩定的單體液壓支柱，進一步提高工作面初撐力，減輕工人勞動強度，提高安全程度；綜采工作面則根據煤層賦存、礦山壓力、瓦斯等情況選用初撐力較大、適合復雜條件回采的配套設備。

2 措施

殘采區掘進及回采過程中，受地質構造、老巷、老空水、瓦斯等影響較大，必須加強管理，確保安全生產

2.1 掘進期間采取的措施

（1）防治水措施。在工作面風、機巷掘進時，根據探放水設計要求進行超前鉆探，超前鉆探鉆眼深度不小于200 m，每次鉆探可掘進距離為170m，保持不小于30m的超前距離，以掌握工作面推進前方存在的老巷中水文和瓦斯情況，做到底清數明，提前采取必要的應對措施。

在探明老巷位置后出現涌出水時，必須停止工作面所有作業，撤出人員，測量出水量，掏挖臨時水倉，及時安設潛水泵利用先前鋪設好的排水管路排水。排水過程中，要根據涌水量和排水情況適當增加放水眼，直至排出所有涌水后方可恢復工作面正常生產作業。在掘進至老巷前，要每天進行鉆探，對工作面滲水情況進行嚴密觀察，一旦出現異常情況，必須停止作業進行排除。

（2）幫頂控制措施。過老巷時，應區別老巷與掘進工作面的空間位置關系，分清是垂直還是平行。采用π型長鋼梁前探配合木橫梁超前托住頂板，再視工作面具體情況找到實底，及時安設柱腿，縮小棚間距，并在棚架頂梁下加打中柱。

對于老巷內煤與矸石已冒落嚴實的地段，可采用預穿鋼釬的方法以控制頂板，必須在確保有效供風及瓦斯等有害氣體濃度均在煤礦安全規程允許范圍內時方能進行隱患處理、支設臨時支護等工序，人員只有在可靠支護下方能進行后續處理工作，嚴禁人員進入無支護段進行施工作業。遵循自上而下、從外向內、由近及遠的施工程序。當掘進至老巷5m時，應加強掘進巷道內的臨時、永久性的支護，并及時利用探孔釋放瓦斯。

2.2 回采期間采取的措施

（1）防治水及防瓦斯措施。在工作面回采過程中，為能夠提前預測推進前方存在的殘采老巷，必須加強超前鉆探，探明老巷內積水和瓦斯等有毒有害氣體的具體情況，先探后采，探眼深度不小于20m，保持超前距離不小于10 m，并作好記錄。在工作面通過老巷后應再推進1～2個循環，仍需嚴格執行超前鉆探制度。

（2）幫頂控制措施。在工作面綜合機械化回采初期，若遇到較大面積的老巷，在采煤機割煤時，首先要逐漸取掉原切眼背幫支護后再割煤，每次取掉背幫支護的距離不大于10m，采煤機割煤10m后停機閉鎖機組及工作面運輸機，然后撤除前方10m的背幫支護再割煤，如此循序漸進。若煤層頂幫松散，即使采取了超前移架并伸出前插板的方法，上部煤層也多數從支架頂梁前端冒落下來，導致支架頂梁端面出現空頂現象，部分地段支架頂梁上面至冒落后的頂板之間的空間達到2m、3m以上甚至更高，且其間存在大量的懸煤、懸矸，嚴重影響生產，則必須采取架設木跺、穿工字鋼、原木等方法及時進行支護。

（3）采高控制措施。工作面煤體中因殘采老巷的存在，局部地段產生底鼓現象，在工作面推進過程中，根據生產需要，采煤機在此地段運行時，必須對割煤高度進行調整，同時考慮在頂板鋪設金屬網，在該段前后備足單體液壓支柱、坑木、大板等支護材料，有效地控制頂板。在工作面其它煤壁破碎地段，配合穿設鋼釬措施的實施，節約工作面的維護時間，提高工作面推進速度。為減小矸石對采煤機截齒的損傷，需對部分矸石較硬的地段進行松動爆破，爆破作業時要對周邊支架及管路等設備設施進行有效的保護。考慮到煤炭的銷售效益，也要最大限度地控制采出矸石的含量，因此，在工作面割煤過程中要根據不同地段的具體條件來確定適當的采高，做到開采便利和經濟效益的最佳結合。

3 效果

平煤股份一礦通過進一步優化采區設計，合理布置采煤工作面，選擇適合礦井生產的回采工藝，取得了較好的生產效果。在一水平殘采區戊80－F17020工作面采用懸移支架放頂煤回采工藝，實現了平均月產35.1kt的水平，在戊80－17113工作面采用綜合機械化回采工藝，實現了薄煤層（戊組第三分層）月產62kt的水平，確保了安全生產，穩定了礦井產量，走出了一條殘采采區高效集約化生產之路。